一种水电工程施工过程可视化预演系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一种水电工程施工过程可视化预演系统，涉及水电工程施工领域。
【背景技术】
[0002]水电工程多处于地质条件复杂的偏远高山和峡谷地带，投资规模大，建设周期长，各项施工任务之间存在复杂、动态的联系和制约，具有一定的随机性和不确定性。面对如此庞大的系统工程，工程师们无论从施工组织设计到具体的施工方案，还是从施工进度计划到现场施工组织管理，都必须对施工对象有总体的把握和各方面细节的了解。
[0003]近年来，水电工程施工技术发展较快，但施工信息化程度仍然偏低，工程师们目前大多借助文字和二维图纸展开相关工作，经常碰到以下难题:一是文字、图纸的二维平面属性使得编写和阅读施工方案效率低下，信息传递十分困难；二是人们大脑中难以建立工程的三维立体影像，领会设计意图不够充分，施工方案设计疏漏导致的施工困难无法避免；三是施工进度计划横道图、工程形象进度图等材料，难以表达工程施工过程的动态变化，只能据此做出有限的分析和判断，缺乏对工程施工进展的整体掌控。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种水电工程施工过程可视化预演系统，解决长期以来一直困扰工程师们的难题，即:如何在工程施工准备阶段，就能提前对未来关键时间节点的地形地貌、建筑物、施工手段及施工进展情况等有充分的认识和了解，不再仅仅依靠经验来判断，避免盲目施工。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
一种水电工程施工过程可视化预演系统，包括施工进度模块、数字地形模块、3D建模模块、可视化仿真分析模块等4个软件模块，所述施工进度模块用于编制水电工程项目施工进度计划；所述数字地形模块用于构建施工区原始数字地形模型；所述3D建模模块用于构建建筑物、施工设备、材料机具等3D模型；所述可视化仿真分析模块用于调用施工进度模块、数字地形模块、3D建模模块的信息并整合，可视化仿真分析模块使用同名关联规则将施工进度计划与3D模型进行关联，可视化仿真分析模块使用时间轴规则驱动3D模型搭建或拆除，实现水电工程施工过程预演。
[0006]所述施工进度计划包括施工任务、工期信息。
[0007]所述数字地形模块按照设计轮廓线对原始数字地形模型进行挖填处理。
[0008]所述可视化仿真分析模块能够兼容其它模块中的文件格式，并分别调用施工进度模块目标文件中的施工进度计划信息、数字地形模块目标文件中的数字地形信息、以及3D建模模块目标文件中的3D模型信息，自动识别原始空间坐标，对相关3D模型进行集成和整入口 ο
[0009]所述可视化仿真分析模块通过同名关联规则，将施工进度计划中的所有任务和3D模型中的所有细分单元，进行一对一关联，使3D模型附带施工任务中的工期信息，即时间属性。
[0010]所述可视化仿真分析模块可以对3D模型单元赋予任务类型:构造、临时、拆除和起始外观状态，通过时间轴规则让施工任务随工期进度向前推进，驱动3D模型单元搭建或拆除，实现水电工程施工过程可视化预演。
[0011]该系统各模块既能独立运行，又能协同作业，通过系统模块调整施工进度计划、修改数字地形模型和3D建模模块的3D模型时，可视化预演内容可以自动做出相应调整。
[0012]一种水电工程施工过程可视化预演方法，包括以下步骤:
(1)、编制水电工程项目施工进度计划；构建施工区数字地形模型；构建建筑物、施工设备及材料机具等3D模型；
(2)、调用施工进度计划信息、地形和建筑物等3D模型信息，并集成整合；
(3)、使用同名关联规则将施工进度计划信息与3D模型单元进行一一关联；
(4)、使用时间轴规则驱动3D模型单元搭建或拆除，实现水电工程施工过程预演。
[0013]本发明一种水电工程施工过程可视化预演系统，提出“3D+时间”的表达思路，对传统“2D+时间”的表达模式进行了升级。它将空间属性与时间属性有机结合，通过可视化预演准确、直观表达水电工程施工过程的动态变化，能够查询任意时间节点的计划工期形象，并通过快进、慢放、暂停显示建造过程的相关细节，使施工人员更容易全面获取各种施工信息，对施工进度进行通盘的规划和有针对性的调整。同时扩大了参与人群，帮助人们充分领会施工意图、把握施工进展，有利于加强项目参建各方之间的沟通协调，还能作为方案比选和辅助分析手段，帮助施工人员解决各种工程问题。
【附图说明】
[0014]图1是本发明系统组成模块连接图；
图2是本发明系统实施步骤流程图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，一种水电工程施工过程可视化预演系统，包括施工进度模块、数字地形模块、3D建模模块、可视化仿真分析模块等4个软件模块。
[0016]本发明系统硬件由服务器端和本地客户端组成，施工进度模块、数字地形模块、3D建模模块、可视化仿真分析模块均安装在系统服务器中，本地客户端通过联网运行服务器上的软件模块。施工进度模块、数字地形模块、3D建模模块、可视化仿真分析模块依次采用的是项目管理软件、三维地形处理软件、3D建模软件和仿真分析软件。
[0017]所述施工进度模块用于编制水电工程项目施工进度计划，所述施工进度计划主要包括施工任务、工期信息、甘特图、网络图等。
[0018]所述数字地形模块用于构建施工区原始数字地形模型，所述数字地形模块按照设计轮廓线对原始数字地形模型进行挖填处理。通过数字地形模块组合一系列拥有空间三维坐标数据的离散点，创建施工区原始数字地形模型。地形表面采用具有三维空间属性的不规则三角网曲面来描述，在3D模式下进行基坑和边坡开挖、场地平整、道路填筑等，通过修改三角网曲面来实现数字地形模型的挖填处理。
[0019]数字地形模型又称数字高程模型。即在一个区域内，以密集的地形模型点的坐标X、Y、Z表达地面形态。数字地形模型主要用于描述地面起伏状况，可以用于提取各种地形参数，如坡度、坡向、粗糙度等，并进行通视分析、流域结构生成等应用分析。数字地形模型可以有多种表达方法，包括网格、等尚线、二角网等。
[0020]通过3D建模模块采用实体建模、特征实体建模、参数化实体建模等方法构建建筑物、施工设备、材料机具等3D模型。
[0021](1)、实体建模:混凝土重力坝、土石坝采用实体建模方法。施工辅助企业、混凝土大型施工设备等一般不作为统计和分析的工程对象，没有固定的尺寸和位置，主要强调表现力和外观效果，因此大多采用简化模型或直接装配系统内置的三维素材。
[0022](2)、特征实体建模:导流洞、泄洪洞、放空洞等洞室类建筑物，断面形式为圆形、城门洞形，总体结构分斜直段、弯曲段、渐变段等，采用特征实体建模。
[0023](3)、参数化实体建模:双曲拱坝、厂房、进水口、钢蜗壳、机电系统等实物在不同的水电工程中尺寸大小有别，但形状基本类似，属于常用模型，采用参数化实体建模。
[0024]所述可视化仿真分析模块用于调用施工进度模块、数字地形模块、3D建模模块的信息并整合，可视化仿真分析模块使用同名关联规则将施工进度计划与3D模型进行关联，可视化仿真分析模块使用时间轴规则驱动3D模型搭建或拆除，实现水电工程施工过程预演。